Metamorphic front- and rear-junction 1.7 eV GaInP solar cells with high open-circuit voltage
Metamorphic front- and rear-junction 1.7 eV GaInP solar cells with high open-circuit voltage
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具有高开路电压的变质前后结 1.7 eV GaInP 太阳能电池
DOI：
10.1016/j.solmat.2023.112435
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发表时间：
2023
影响因子：
6.9
通讯作者：
Lee, Minjoo Larry
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Kim, Mijung;Sun, Yukun;Hool, Ryan D.;Lee, Minjoo Larry
1.7 eV吸收材料是高性能III-V型多结太阳能电池的重要组成部分。通过分子束外延在GaAs上生长的1.7 eV轻掺杂变质Ga0.37In0.63P （MM GaInP）的载流子寿命得到了显著提高。通过使用InxGa1-xAs分级缓冲液，实现了~ 6 × 105cm−2的低螺纹位错密度。退火后的1.7 eV Ga0.51In0.49P和n-GaInP的少数载流子寿命分别为3.9和28 ns，均高于在同一腔室中生长的1.9 eV Ga0.51In0.49P （LM GaInP）。经退火处理后，mm1.7 eV GaInP前结太阳能电池的峰值内量子效率为94.3%，开路电压为1.17 V。我们还展示了第一个MM 1.7 eV GaInP后异质结电池，具有高填充因子和voc分别为85%和1.21 V，利用了长载流子寿命，同时消除了大多数载流子阻塞。在这项工作中，1.7 eV GaInP细胞的高voc值表明，在MM GaInP中，有希望耐受螺纹位错。
1.7 eV absorber materials are important in high-performance III-V multi-junction solar cells. Here, we show that rapid thermal annealing significantly improves the carrier lifetimes in lightly doped metamorphic 1.7 eV Ga0.37In0.63P (MM GaInP) grown on GaAs by molecular beam epitaxy. A low threading dislocation density of ∼6 × 105cm−2was achieved through the use of an InxGa1-xAs graded buffer. Annealing enables minority carrier lifetimes in 1.7 eVp- andn-GaInP of 3.9 and 28 ns, respectively, both of which are higher than annealed lattice-matched 1.9 eV Ga0.51In0.49P (LM GaInP) grown in the same chamber. With the benefit of annealing, MM 1.7 eV GaInP front-junction solar cells show a high peak internal quantum efficiency of 94.3% and an open-circuit voltage (VOC) of 1.17 V. We also demonstrate the first MM 1.7 eV GaInP rear-heterojunction cells with high fill factor and VOCof 85% and 1.21 V, respectively, by taking advantage of long carrier lifetime while eliminating majority carrier blocking. The high VOCvalues for the 1.7 eV GaInP cells presented in this work indicate promising tolerance to threading dislocations in MM GaInP.
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